Ingeniører introducerer en ny tilgang til genanvendelse af plast

Hvert menneske bruger, gennemsnitlig, 30 kg plastik om året. I betragtning af at den globale forventede levealder i øjeblikket er omkring 70 år, hver person vil kassere omkring to metriske tons plastik i hans eller hendes levetid. Gang det med antallet af mennesker på jorden - som vokser konstant - og det samlede antal er svimlende.

I lyset af dette, Francesco Stellacci, en fuld professor og leder af Supramolecular Nanomaterials and Interfaces Laboratory ved EPFL's School of Engineering, begyndte at tænke på, om der var en måde at løse problemet med brugt plast og genbruge det mere effektivt. Stellacci etablerede et samarbejde med prof. Sebastian J. Maerkl i Bioengineering Institute på EPFL, og de besluttede sig for at rådgive en ph.d. studerende, Simone Giaveri, holdet har offentliggjort sine konklusioner, baseret på videnskabelig forskning, i Avancerede materialer .

Efter at have gennemgået de eksisterende muligheder for plastgenbrug, Ingeniørerne besluttede at udtænke en helt ny tilgang. "Når vi bruger bionedbrydelig plast, nedbrydningsprocessen efterlader rester, der skal oplagres eller begraves. Jo mere jord, der er afsat til dette, betyder, at mindre jord er tilgængeligt til landbrug, og der er miljømæssige konsekvenser at tage højde for, da bionedbrydningsprodukt nødvendigvis ændrer områdets økosystem, " siger Stellacci. Så hvordan kan vi finde på en samlet løsning på problemet med genanvendelse af plast? En del af svaret kunne meget vel komme fra naturen selv.

En perlekæde

Proteiner er en af ​​de vigtigste organiske forbindelser, som vores verden er lavet af. Ligesom DNA, de udgør en del af familien af ​​polymerer; proteiner er lange kæder af molekyler, eller monomerer, kendt som aminosyrer. "Et protein er som en perlerække, hvor hver perle er en aminosyre. Hver perle har en anden farve, og farvesekvensen bestemmer strengstrukturen og følgelig dens egenskaber. I naturen, proteinkæder brydes op i bestanddelene aminosyrer og celler sætter sådanne aminosyrer sammen igen for at danne nye proteiner, det vil sige, at de skaber nye perlerækker med en anden farvesekvens," siger Giaveri.

I laboratoriet, Giaveri forsøgte oprindeligt at replikere denne naturlige cyklus, uden for levende organismer. "Vi udvalgte proteiner og delte dem op i aminosyrer. Derefter satte vi aminosyrerne ind i et cellefrit biologisk system, som samlede aminosyrerne tilbage til nye proteiner med helt andre strukturer og anvendelser, " forklarer han. F.eks. Giaveri og Stellacci omdannede med succes silke til et protein, der bruges i biomedicinsk teknologi. "Vigtigt, når du nedbryder og samler proteiner på denne måde, kvaliteten af ​​de producerede proteiner er nøjagtig den samme som et nysyntetiseret protein. Ja, du bygger noget nyt, " siger Stellacci.

Plast er en polymer, også

Så hvad er forbindelsen mellem proteinsamling og plastgenbrug? Fordi begge forbindelser er polymerer, de mekanismer, der naturligt forekommer i proteiner, kunne også anvendes på plastik. Selvom denne analogi kan lyde lovende, Stellacci advarer om, at udvikling af sådanne metoder ikke vil ske fra den ene dag til den anden. "Det vil kræve en radikalt anderledes tankegang. Polymerer er perlerækker, men syntetiske polymerer er for det meste lavet af perler, alle af samme farve, og når farven er anderledes, har farvesekvensen sjældent betydning. Desuden, vi har ingen effektiv måde at samle syntetiske polymerer fra forskellige farveperler på en måde, der styrer deres rækkefølge." Han vil også påpege, imidlertid, at denne nye tilgang til plastgenanvendelse ser ud til at være den eneste, der virkelig overholder postulatet om en cirkulær økonomi. "I fremtiden, bæredygtighed vil indebære at skubbe upcycling til det yderste, smide en masse forskellige genstande sammen og genbruge blandingen for hver dag at producere et nyt nyt materiale. Naturen gør allerede dette, " slutter han.